Родился в Одессе в 1908 году. В подростковом возрасте учился в Профтехшколе «Металл». В учебном заведении руководил Кружком любителей мироведения. В эти же годы занимался в консерватории игре на скрипке, позже был переведён в Одесскую музыкальную академию.

В юности Валентин Глушко вёл активную научную деятельность, переписывался с Циолковским, собирал материалы для книги о межпланетных сообщениях. Цель книги – обосновать целесообразность освоение космоса.

После окончания училища (1924 год), Глушко работал на заводе «Электрометалл». Тогда же он закончил работу над первой редакцией своей книги «Проблема эксплуатации планет»; в периодических изданиях публикуются его научно-популярные статьи, посвящённые космическим полётам.

В 1925 году по путевке Наркомпроса УССР Глушко отправился на учебу в Ленинградский государственный университет. Параллельно с учёбой работал в мастерских Научного института имени П. Ф. Лесгафта рабочим, позже — геодезистом Главного геодезического управления Ленинграда. Весной 1929 года В. П. Глушко подготовил дипломную работу, в которой предложил проект межпланетного корабля «Гелиоракетоплан».

В 1929 году Глушко был зачислен в штат Газодинамической лаборатории (ГДЛ), которую в то время возглавлял её основатель Н. И. Тихомиров, где стал руководителем подразделения по разработке электрических и жидкостных ракетных двигателей и ракет. Позднее В. П. Глушко рассматривал многочисленные проектно-конструкторские организации, которые он возглавлял вплоть до 1974 года, как этапы развития единой организации, которая вошла в историю космонавтики под названием ГДЛ — ОКБ. В настоящее время её преемником является НПО «Энергомаш» имени академика В. П. Глушко.

В 1934 году Валентин Петрович вместе с сотрудниками переехал в Москву, где продолжил работать в составе Реактивного научно-исследовательского института. Параллельно с работой в РНИИ читал курсы лекций в Военно-воздушной инженерной академии им. Н. Е. Жуковского, а в 1935 году он был заведующим и преподавателем Реактивных курсов по переквалификации инженеров при Центральном совете Осоавиахима.

В 1938 году Глушко был арестован и осужден на 8 лет. В 1944 году досрочно освобожден.

Разработки Глушко в послевоенные годы позволили СССР на равных конкурировать с США в освоении космического пространства. Изобретения Валентина Петровича нашли применения не только в космической, но и в военной отрасли.

За свои успехи в научной деятельности Глушко был награжден званием Героя Социалистического Труда, орденами Красного Знамени, Ленина, и многими медалями.

Имя Валентина Петровича Глушко присвоено Музею космонавтики и ракетной техники в Петропавловской крепости. Здесь, в Иоанновском равелине, в 1930-е годы находилась Газодинамическая лаборатория.